(57)【要約】【課題】エンジンの暖機を促進しつつ、低コストで実現可能なエンジン冷却システムを提供する。【解決手段】このようなエンジン冷却システム１００は、エンジン１と並列に設けられる熱交換デバイス２に、ポンプ３から吐出された冷媒を流通させる第１流路１０と、当該第１流路１０と並列配置されると共に、第１流路１０の通水抵抗よりも大きい通水抵抗を有し、エンジン１と第１弁２５とを介して冷媒を流通させる第２流路２０と、エンジン１から分岐して第２弁３５とラジエータ５とを介してポンプ３への帰還流路５０に冷媒を流通させる第３流路３０と、第２弁３５が開弁する冷媒の温度よりも低い温度で第１弁２５を開弁させる制御部４０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと並列に設けられる熱交換デバイスに、ポンプから吐出された冷媒を流通させる第１流路と、
前記第１流路と並列配置されると共に、前記第１流路の通水抵抗よりも大きい通水抵抗を有し、前記エンジンと第１弁とを介して前記冷媒を流通させる第２流路と、
前記エンジンから分岐して第２弁とラジエータとを介して前記ポンプへの帰還流路に前記冷媒を流通させる第３流路と、
前記第２弁が開弁する前記冷媒の温度よりも低い温度で前記第１弁を開弁させる制御部と、
を備えているエンジン冷却システム。
【請求項２】
前記第２流路の通水抵抗が、前記第１弁により設定されている請求項１に記載のエンジン冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとラジエータとの間で冷媒を循環させるポンプを備えるエンジン冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンや軽油等を燃料とする内燃機関では、回転動力を得るために燃料を燃焼させているので、その運転中にあっては熱を発する。このため、これらの内燃機関にあっては、冷媒を循環させて冷却するよう構成されている。一方、内燃機関の始動時には内燃機関の温度が低く、燃焼効率が悪いので暖機が行われる。そこで、これらを両立すべく、エンジン始動時にはエンジン側の冷媒流路を閉塞して冷媒の供給を遮断し、エンジンの暖機後に冷媒を循環させるシステムが利用されている。
【０００３】
ここで、車両には、ＥＧＲ装置など熱と冷媒との間で熱交換を要するデバイスも搭載されている。このため、例えばＥＧＲ装置にあっては、排ガスを冷却するＥＧＲクーラが備えられている。このようなＥＧＲクーラは、長時間に亘って冷媒を循環させないとＥＧＲ装置の温度が急激に上昇し、故障に至る可能性がある。このため、エンジンの始動時においてエンジン側の流路への冷媒の供給を遮断している場合でも、ＥＧＲクーラには冷媒を循環させておく必要がある。そこで、このような構成の実現に対して利用可能な技術がある（例えば特許文献１及び２）。
【０００４】
特許文献１に記載の冷却装置は、ハイブリッド車両の冷却に用いられ、電動式ポンプを備えて構成される。この電動式ポンプから吐出された液媒体は、エンジンと電気装置とに流通される。エンジンの出口側流路には二方弁が設けられ、当該二方弁の出口側流路と、電気装置の出口側流路とが接続される。二方弁の出口側流路と電気装置の出口側流路とが接続された下流側にはサーモスタット弁が設けられ、液媒体は、当該液媒体の温度に応じてラジエータ側の流路、又はヒータコア及びバイパス側の流路に流通される。ハイブリッド車両のエンジンが停止している場合において、ヒータコアを用いる暖房の要求がある時にのみ二方弁の流量を絞り、電気装置の発熱を利用する。これにより、エンジンの温度が低下しすぎないようにしている。
【０００５】
特許文献２に記載の内燃機関の冷却制御装置も、電動ウォータポンプを備えて構成される。この電動ウォータポンプの出口側通路は、エンジン側の流路と、迂回通路とに分流され、エンジンの出口側で三方弁を介して合流される。エンジンの暖機を促進する場合には、三方弁を制御して電動ウォータポンプから吐出された冷却液を迂回通路に流通させる。一方、エンジンの暖機完了後は、三方弁を制御して電動ウォータポンプから吐出された冷却液をエンジン側の流路に流通させる。三方弁の下流側にはヒータコアが配置され、冷却液は、エンジンの暖機に拘らず、ヒータコアに流通される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８２８５７号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に記載の技術では、暖機運転後のエンジンへの冷媒の供給にあたり、エンジン側に冷たい冷媒が過度に流入しないようにするために、開度調整が可能な二方弁や三方弁を利用している。しかしながら、このような二方弁や三方弁は高価であるので、冷却システムのコストアップの要因となってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジンの暖機を促進しつつ、低コストで実現可能なエンジン冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るエンジン冷却システムの特徴構成は、エンジンと並列に設けられる熱交換デバイスに、ポンプから吐出された冷媒を流通させる第１流路と、前記第１流路と並列配置されると共に、前記第１流路の通水抵抗よりも大きい通水抵抗を有し、前記エンジンと第１弁とを介して前記冷媒を流通させる第２流路と、前記エンジンから分岐して第２弁とラジエータとを介して前記ポンプへの帰還流路に前記冷媒を流通させる第３流路と、前記第２弁が開弁する前記冷媒の温度よりも低い温度で前記第１弁を開弁させる制御部と、を備えている点にある。
【００１０】
このような特徴構成とすれば、冷却効果の大きいラジエータに冷媒を供給するのに設けられる第３流路よりも、第２流路の通水抵抗を十分に大きくしておくことができる。このため、エンジンの暖機中に当該エンジンを流通する冷媒の量を積極的に少なくすることができるので、エンジンの暖機が促進される。したがって、エンジンをいち早く燃焼効率の良い状態に移行できるので、燃費を向上することができる。また、本構成によれば、第１弁及び第２弁は、リニア弁ではなくＯＮ／ＯＦＦ弁で良いので、低コストで実現することが可能となる。
ここで、一般的に、燃料噴射や排ガスの制御は、冷媒の温度を基準に行うことが多い。したがって、本特徴構成によれば、冷媒の温度変化を最小限に抑えることができるので、燃料噴射や排ガス等の制御を安定して行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記第２流路の通水抵抗が、前記第１弁により設定されていると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、小さなサイズの第１弁を用いることができる。したがって、省スペースで実現できるので、配置の自由度を大きくすることが可能となる。また、小さなサイズのものを用いることができるので低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジン冷却システムの構成を模式的に示したブロック図である
【図２】エンジン冷却システムの処理を示すフローチャートである。
【図３】エンジンに流通する冷媒の流量変化及びエンジンの温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明に係るエンジン冷却システム１００は、車両に設けられるエンジンの暖機及び冷却を効率良く行う機能を備えている。図１は、エンジン冷却システム１００の構成を模式的に示したブロック図である。エンジン冷却システム１００は、第１流路１０、第２流路２０、第３流路３０、制御部４０を備えて構成される。特に、制御部４０にあっては、ＣＰＵを中核部材としてエンジンの暖機及び冷却を行う種々の処理を行うための機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００１５】
１．エンジン冷却システムの構成
第１流路１０は、エンジン１と並列に設けられる熱交換デバイス２に、ポンプ３から吐出された冷媒を流通させる。熱交換デバイス２とは、エンジン１の暖機に拘らず、車両に設けられる装置を冷却する冷却装置である。この種の冷却装置として、例えばＥＧＲ装置に付設されるＥＧＲクーラ２Ａが相当する。本実施形態では、このような熱交換デバイス２がＥＧＲクーラ２Ａであるとして説明する。本エンジン冷却システム１００では、このようなＥＧＲクーラ２Ａは、エンジン１と並列に設けられる。このように、並列に設けることにより、ＥＧＲクーラ２Ａとエンジン１とに夫々独立して冷媒を流通することが可能となる。
【００１６】
ポンプ３は、本実施形態では、エンジン１の回転力を動力源とする機械式ポンプが相当する。したがって、ポンプ３はエンジン１の始動後、停止するまで連続して駆動され、冷媒を吐出する。
【００１７】
また、ＥＧＲクーラ２Ａの下流側には、ヒータコア１５が備えられる。ヒータコア１５は、車両が備えるヒータ（図示しない）の熱源に相当する。ヒータコア１５は、車内に温風を供給する場合には早急に暖められる方が良いため、ＥＧＲクーラ２Ａの熱を利用して暖められる。したがって、ヒータコア１５はＥＧＲクーラ２Ａの下流に設けられる。
【００１８】
第１流路１０を流通し、ヒータコア１５に達した冷媒は、帰還流路５０を介してポンプ３に戻る。このように、第１流路１０を流通する冷媒は、エンジン１の暖機及び冷却に拘らず、循環される。
【００１９】
第２流路２０は、第１流路１０と並列配置されると共に、第１流路１０の通水抵抗よりも大きい通水抵抗を有し、エンジン１と第１弁２５とを介して冷媒を流通させる。第１流路１０と並列配置されるとは、ポンプ３から吐出される冷媒が、第１流路１０から分流し、エンジン１及び第１弁２５を流通した後、第１流路１０に合流することを示す。
【００２０】
本実施形態では、第１弁２５はエンジン１の出口側に設けられ、ＯＮ／ＯＦＦ弁で構成される。本発明に係る第１弁２５は、その開度を０％又は１００％の２つの状態にのみ切り替え可能な弁である。したがって、安価な弁を用いることが可能である。この第１弁２５のＯＮ／ＯＦＦの切替えは、エンジン１の暖機後、後述する制御部４０により制御される。このため本エンジン冷却システム１００は、第２流路２０を介してエンジン１に冷媒を流通させるか否かを設定することができる。
【００２１】
また、第２流路２０は、第１流路１０の通水抵抗よりも大きい通水抵抗を有して構成される。本実施形態では、第２流路２０を構成する、第１弁２５の下流側流路２６の流路面積を第１流路１０の流路面積よりも小さくすることで実現される。なお、第２流路２０を構成する、エンジン１の上流側流路２７の流路面積は第１流路１０の流路面積よりも小さくする必要はない。
【００２２】
より具体的には、第２流路２０の下流側流路２６の通水抵抗を、第１流路１０の通水抵抗の１０倍程度にしておくと好適である。或いは、第２流路２０の下流側流路２６の流量を第１流路１０の１／５程度とすることも可能である。これにより、第１弁２５が開弁状態にされた場合でも、第２流路２０よりも第１流路１０の方により多くの冷媒が流通する。すなわち、第２流路２０を流通する冷媒の量を、必要最小限に抑えることができる。このように、積極的に通水抵抗を大きくしておくことにより、エンジン１の暖機後、第１弁２５が開弁された場合でも、暖機したエンジン１が冷めるのを防止できる。
【００２３】
第３流路３０は、エンジン１から分岐して第２弁３５とラジエータ５とを介してポンプ３への帰還流路５０に冷媒を流通させる。第３流路３０は、ラジエータ５に冷媒を流入するラジエータ入口流路３１と、ラジエータ５から冷媒が流出するラジエータ出口流路３２とから構成される。第３流路３０は、第１流路１０の流量に対して、一桁程度、多い量の冷媒を流通することが可能である。ラジエータ出口流路３２を流通する冷媒は、帰還流路５０に流通される。また、ラジエータ５には、当該ラジエータ５を空冷するファン６が設けられる。これにより、ラジエータ５が強制空冷され、ラジエータ５の冷却効果を高めることができる。なお、「エンジン１から分岐して」とは、エンジン１から直接分岐するように構成することも可能であるし、図１に示されるように第３流路３０から分岐するように構成することも可能である。
【００２４】
第２弁３５は、エンジン１の出口側に設けられる。これにより、第２弁３５の弁状態に応じて第３流路３０を流通する冷媒を制御することが可能となる。本実施形態に係る第２弁３５は、所謂サーモ弁で構成される。第２弁３５の弁状態は、当該第２弁３５に達した冷媒の温度が予め設定された温度Ｔ２〔℃〕になると、自動的に開弁状態に切り替えられる。したがって、上述の第１弁２５と異なり、制御部４０により弁状態が制御されるわけではない。
【００２５】
以上のように、本実施形態においては、第１流路１０、第２流路２０、及び第３流路３０は帰還流路５０を共有して、並列状態で構成される。すなわち、第１流路１０と帰還流路５０とからなる流路と、第２流路２０と帰還流路５０とからなる流路と、第３流路３０と帰還流路５０とからなる流路とが、帰還流路５０を共有して構成される。
【００２６】
制御部４０は、第２弁３５が開弁する冷媒の温度よりも低い温度で第１弁２５を開弁させる。上述のように、第２弁３５はサーモ弁で構成され、冷媒の温度が予め設定された温度Ｔ２〔℃〕になると開弁状態に切り替えられる。したがって、第１弁２５は、冷媒がＴ２〔℃〕よりも低い温度であるＴ１〔℃〕で開弁させられる。ここで、第１弁２５の弁状態を切り替えるのに要する冷媒の温度は、温度センサ７０により検出される。温度センサ７０は、エンジン１に設けられ、エンジン１内の冷媒の温度を検出する。この検出結果が制御部４０に伝達され、当該検出結果に基づき第１弁２５の弁状態が切り替えられる。
【００２７】
また、温度センサ７０による冷媒の温度の検出は、第１弁２５及び第２弁３５の双方が開状態となった後も継続して行われる。冷媒の温度が、Ｔ２〔℃〕よりも更に高い温度Ｔ３〔℃〕に達した場合には、制御部４０はラジエータ５に設けられるファン６を駆動し、ラジエータ５の冷却効果を向上させる。ファン６の駆動により、冷媒の温度がＴ３〔℃〕よりも低いＴ４〔℃〕以下になった場合には、制御部４０はファン６を停止する。本発明に係るエンジン冷却システム１００は、このような構成からなる。
【００２８】
２．エンジン冷却システムの処理
次に、本エンジン冷却システム１００が行う処理について図２のフローチャート、及び図３に示されるエンジン１を流通する冷媒の流量変化特性及びエンジン１の温度変化特性を用いて説明する。なお、エンジン１の温度は、エンジン１を流通する冷媒の温度と相関関係がある。したがって、図３の温度変化特性は、温度センサ７０の検出結果を用いて説明する。
【００２９】
エンジン冷却システム１００の第１弁２５及び第２弁３５は、エンジン１の始動前には閉弁されている。エンジン冷却システム１００は、エンジン１の始動に伴い（＃０１）、第１流路１０に冷媒が流通される。これにより、ＥＧＲクーラ２Ａ及びヒータコア１５に冷媒が流通される（＃０２）。この状態にあっては、図３に示されるように、エンジン１には冷媒が流通されない。これにより、エンジン１内の冷媒が温められ、エンジン１の暖機が促進される。この状態は、冷媒の温度が予め設定されたＴ１〔℃〕に達するまで継続して行われる（＃０３：Ｎｏ）。
【００３０】
冷媒の温度が予め設定されたＴ１〔℃〕に達すると（エンジン１の暖機が進むと）（＃０３：Ｙｅｓ）、制御部４０により第１弁２５が開弁される（＃０４）。これにより、図３に示されるように、エンジン１を流通する冷媒の量が増加する。一方、この状態にあっては、第２流路２０の方が第１流路１０よりも通水抵抗が大きいので、第２流路２０を流通する冷媒よりも少ない冷媒が、エンジン１内を流通する。これより、エンジン１内の冷媒の温度が大きく低下することはない。この状態は、冷媒の温度が予め設定されたＴ２〔℃〕に達するまで継続して行われる（＃０５：Ｎｏ）。
【００３１】
冷媒の温度が予め設定されたＴ２〔℃〕に達すると（＃０５：Ｙｅｓ）、第２弁３５は自動的に開弁する（＃０６）。これにより、図３に示されるように、エンジン１を流通する冷媒が更に増加する。一方、この状態にあっては、エンジン１を流通する冷媒の量が増えるので、エンジン１内の冷媒の温度上昇が緩やかになる。この状態は、冷媒の温度が予め設定されたＴ３〔℃〕に達するまで継続して行われる（＃０７：Ｎｏ）。
【００３２】
冷媒の温度が予め設定されたＴ３〔℃〕に達すると（＃０７：Ｙｅｓ）、制御部４０によりファン６が駆動される（＃０８）。これにより、図３に示されるように、ファン６によりラジエータ５が空冷されるので、エンジン１内の冷媒の温度が低下する。この状態は、冷媒の温度が予め設定されたＴ４〔℃〕に達するまで継続して行われる（＃０９：Ｎｏ）。
【００３３】
冷媒の温度が予め設定されたＴ４〔℃〕に達すると（＃０９：Ｙｅｓ）、制御部４０によりファン６が停止される（＃１０）。これにより、図３に示されるように、エンジン１の熱により冷媒の温度が上昇する。この状態は、冷媒の温度が予め設定されたＴ３〔℃〕に達するまで継続して行われる（＃０７：Ｎｏ）。
【００３４】
本エンジン冷却システム１００は、エンジン１が停止されるまでこのようなフローに沿って処理が行われる。これにより、エンジン１の暖機と冷却とを効率良く行うことが可能となる。
【００３５】
このように本エンジン冷却システム１００によれば、冷却効果の大きいラジエータ５に冷媒を供給するのに設けられる第３流路３０よりも、十分に第２流路２０の通水抵抗を大きくしておくことができる。このため、エンジン１の暖機中に、エンジン１を流通する冷媒の量を積極的に少なくすることができるので、エンジン１の暖機が促進される。したがって、エンジン１をいち早く燃焼効率の良い状態に移行できるので、燃費を向上することができる。ここで、本エンジン冷却システム１００によれば、第１弁２５及び第２弁３５は、ＯＮ／ＯＦＦ弁、すなわちリニア弁でなくて良いので、低コストで実現することが可能となる。また、一般的に、燃料噴射や排ガスの制御は、冷媒の温度を基準に行うことが多い。したがって、本エンジン冷却システム１００によれば、冷媒の温度変化を最小限に抑えることができるので、燃料噴射や排ガス等の制御を安定して行うことが可能となる。
【００３６】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、熱交換デバイス２が、エンジン１の暖機に拘らず、車両に設けられる装置を冷却する冷却装置であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、熱交換デバイス２は、スロットルボディのような所定の温度で効率良く機能するために暖めると好適な装置であっても良い。また、第１流路１０に設けられる熱交換デバイス２は、複数であっても良い。係る場合、複数の熱交換デバイス２が、第１流路１０において、並列で配置されても良いし、直列で配置されても良い。更には、直並列で配置されても良い。
【００３７】
上記実施形態では、第１弁２５の下流側流路２６の流路面積が第１流路１０の流路面積よりも小さくして構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第２流路２０の通水抵抗を、第１弁２５により設定することも当然に可能である。このような構成であっても、第２流路２０の流通抵抗を、第１流路１０の通水抵抗よりも大きくすることが可能であり、第２流路２０を流通する冷媒の量を、第１流路１０よりも少なくすることが可能である。
【００３８】
上記実施形態では、ポンプ３はエンジン１の回転力を動力源とする機械式ポンプが相当するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。機械式ポンプに代えて、電動式ポンプを用いることも可能である。係る場合であっても、エンジン１の始動後、停止するまで連続して駆動することにより、本発明を実現することは当然に可能である。
【００３９】
上記実施形態では、第２流路２０は、図１において、ヒータコア１５の上流側において第１流路１０と合流するよう図示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第２流路２０は、ヒータコア１５の下流側で合流するように構成することも当然に可能である。
【００４０】
上記実施形態では、ヒータコア１５が備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ヒータコア１５を第１流路１０内に設けることも可能であるし、更には、ヒータコア１５を備えなくても良い。
【００４１】
上記実施形態では、第１弁２５は、第２流路２０の下流側流路２６に設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、第１弁２５を第２流路２０の上流側流路２７に設けることも当然に可能である。
【００４２】
上記実施形態では、第２弁３５の形態については、何ら説明しなかったが、アウトレットサーモ式でも、インレットサーモ式でも可能である。
【００４３】
本発明は、エンジンとラジエータとの間で冷媒を循環させるポンプを備えるエンジン冷却システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：エンジン
２：熱交換デバイス
３：ポンプ
５：ラジエータ
１０：第１流路
２０：第２流路
２５：第１弁
３０：第３流路
３５：第２弁
４０：制御部
５０：帰還流路
１００：エンジン冷却システム
【図１】
2013007274.tif 000003
【図２】
2013007274.tif 000004
【図３】
2013007274.tif 000005